فایل زمانبندی وظایف در سیستم های برداشتگر انرژی با هدف کاهش نرخ خطای سررسید و افزایش کارایی

توضیحات

فایل زمانبندی وظایف در سیستم های برداشتگر انرژی با هدف کاهش نرخ خطای سررسید و افزایش کارایی
این پایان نامه در قالب فرمت word قابل ویرایش ، آماده پرینت و ارائه به عنوان پروژه پایانی میباشد
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فهرست مطالب ...............................................................................................................................................................هشت
چکیده ..................................................................................................................................................................................1
فصل اول: توصیف مسئله
1-1 مقدمه 2
1-2 ساختار پایان نامه 4
فصل دوم : مفاهیم اولیه
2-1 مقدمه 6
2-2 سیستمهای تعبیه شده 6
2-3 سیستم بی درنگ 8
2-4 زمانبندی وظایف 9
2-4-1 انواع زمانبندی 9
2-5 تعاریف اولیه 10
2-6 الگوریتمهای زمانبندی اولیه 12
2-6-1 الگوریتم زمانبندی نزدیکترین سررسید اول (EDF) 12
2-6-2 الگوریتم زمانبندی نرخ یکنواخت (RMS) 13
2-7 برداشت انرژی محیطی 14
2-7-1 اجزای سیستم تعبیه شده مبتنی بر برداشت انرژی 15
2-7-2 انواع سیستم برداشتگر انرژی 16
2-8 مدیریت توان در سیستمهای تعبیه شده 19
2-9 نتیجه گیری 20
فصل سوم : بررسی منابع و کارهای انجام شده
3-1 مقدمه 21
3-2 الگوریتمهای زمانبندی سیستم تعبیه شده بدون برداشتگر انرژی 22
3-2-1 الگوریتم زمانبندی MILP وLEDF 23
3-3 عوامل مشترک در زمانبندی سیستمهای بیدرنگ برداشتگر انرژی 24
3-4 الگوریتمهای زمانبندی سیستم تعبیه شده مبتنی بر برداشتگر انرژی 25
3-4-1 روش زمانبندی LSA 25
3-4-2 روش زمانبندی EA-DVFS 30
3-4-3 روش زمانبندی AS-DVFS 33
3-4-4 روش زمانبندی LM-APM 35
3-4-5 روش زمانبندی HA-DVFS 41
3-4-6 الگوریتم انتخاب فرکانس باتوجه به وضعیت سیستم 48
3-5 نتیجه گیری 54
فصل چهارم : الگوریتم پیشنهادی
4-1 مقدمه 55
4-2 ذخیره ساز انرژی 56
4-2-1 مزایای ابرخازن در برابر باطری با قابلیت شارژ مجدد 56
4-2-2 معایب ابرخازن در برابر باطری با قابلیت شارژ مجدد 57
4-3 مدل سیستم 61
4-3-1 مدل برداشتگر انرژی 61
4-3-2 مدل پردازنده 61
4-3-3 مدل ذخیره ساز انرژی 62
4-3-4 مدل وظیفه 63
4-4 الگوریتم زمانبندی بیدرنگ 63
4-4-1 انتخاب بازه زمانی 65
4-4-2 محاسبه انرژی مورد نیاز برای اجرای وظایف موجود در بازه 65
نه
4-4-3 محاسبه موجودیت انرژی 66
4-5 نتیجه گیری 74
فصل پنجم : شبیه سازی و نتیجه گیری
5-1 مقدمه 75
5-2 تنظیمات اولیه 75
5-3 مقایسه نرخ خطای سررسید 78
5-4 کمترین ظرفیت ذخیره سازی برای داشتن نرخ خطای سررسید صفر 85
5-5 سودمندی انرژی 87
5-6 نرخ خطای سررسید در حالت عدم وجود واحد ذخیره ساز انرژی 89
5-7 : بررسی سربار زمانبندی 89
5-8 نتیجه گیری 90
5-9 پیشنهادات 91
مراجع 92
ده
فهرست شکل­ها
شکل 1-1 : نمودار مشخصات یک وظیفه 11
شکل 2-1 : نوع اول سیستم برداشتگر انرژی 16
شکل3-1 : منحنی توان در روش LSA 26
شکل 3-2 : مدل سیستم روش LM-APM 36
شکل 3-3 : شبه کد الگوریتم HA_DVFS قسمت تنظیم بارکاری پردازنده و انتخاب پویای ولتاژ و فرکانس 44
شکل 3-4 : زمانبندی دو وظیفه 45
شکل 3-5 : شبه کد الگوریتم بهره وری از انرژی سرریز شده 46
شکل 4-1 : اتصال دو باطری برای جداسازی فازهای شارژ و دشارژ 59
شکل 4-2: مدل سیستم پیشنهادی 61
شکل 4-3: محاسبه dl در حالت Edemand = EH(tc , Dmax) + ES(tc) 68
شکل 4-4 : شبه کد الگوریتم پیشنهادی 73
شکل 5-1 : نمودار توان برداشت PH(t) 76
شکل 5-2 : مقایسه نرخ خطای سررسید الگوریتم پیشنهادی با سایر الگوریتم ها 79
شکل 5-3 نمودار خطی تغییرات نرخ خطای سررسید الگوریتم ها در مقادیر متفاوت بهره وری 80
شکل 5-4 : 4 نمونه گیری از انرژی خورشیدی 80
شکل 5-5 : مقایسه نرخ خطای سررسید برای 5000 مجموعه وظیفه 81
شکل 5-6 : مقایسه نرخ خطای الگوریتم ها در مقادیر مختلف ظرفیت باطری و بهره وری 83
شکل 5-7 : مقایسه نرخ خطای سررسید در حالت ذخیره ساز دوگانه و باطری 84
شکل 5-8 : مقایسه نرخ خطای سررسید در مقادیر مختلف ذخیره سازی باطری و ابرخازن 85
شکل 5-9 : مقایسه حداقل ظرفیت واحد ذخیره سازی برای داشتن خطای سررسید صفر 86
شکل 5-10: نمودار کارایی انرژی در مقادیر مختلف بهره وری 88
شکل 5-11 : مقایسه نرخ خطای سررسید در دو حالت صحت و حذف واحد ذخیره ساز انرژی 89
یازده
فهرست جدول­ها
جدول 4-1 : مقایسه باطری و ابرخازن 58
جدول 4-2 : حالات کاری باطری های شکل4-1 59
جدول 5-1 : مشخصات پردازنده XScale اینتل 76
جدول 5-2: نرخ خطای سررسید الگوریتم HA-DVFS براساس شکل 5-4 80
جدول 5-3 : محاسبه سربار زمانبندی الگوریتم ها 90
دوازده
چکیده
با رشد و توسعه تکنولوژی در زندگی بشر، نیاز به رشد و توسعه سیستم­های تعبیه­شده که بخش عمده­ای از سیستم­های دیجیتال را شامل می­شوند هم بیشتر می­شود.ازجمله مشخصه­های اصلی یک سیستم تعبیه شده، بی­درنگ بودن و مصرف انرژی مناسب می­باشد بعلاوه اجرای یک برنامه شامل وظایف مختلفی است که هرکدام منابع خاص خود را از سیستم می­طلبند حال اگر این منابع در زمان مناسب در اختیار وظایف قرار نگیرد، سیستم نمی­تواند بازده و کارایی مناسبی داشته باشد بنابراین وجود یک زمانبند مناسب برای چنین سیستم­هایی از اهمیت ویژه­ای برخوردار است. محدودیت مصرف انرژی در سیستم­های تعبیه شده، بسیار حائز اهمیت است این اهمیت از آنجا ناشی می­شود که بسیاری از این سیستم­ها، مبتنی بر باطری هستند و اغلب مواقع امکان شارژ مجدد باطری وجود ندارد و درصورت اتمام انرژی موجود در باطری، سیستم از کار خواهد افتاد در چنین مواقعی استفاده از برداشتگرهای انرژی می­تواند راهکار مناسبی برای غلبه بر محدودیت انرژی سیستم باشد. الگوریتم­های زمانبندی زیادی در زمینه بی­درنگ بودن و بهبود مصرف انرژی ارائه شده است اما هرکدام دارای محدودیت­ها و نواقصی می­باشند در اغلب مطالعات انجام شده از باطری ایده آل بعنوان منبع انرژی که مقدار معین انرژی را در یک ولتاژ خروجی ثابت، ذخیره یا پخش می­کند استفاده شده است و از تاثیر ضریب شارژ/دشارژ باطری در میزان انرژی منتقل شده، صرف­نظر شده است لیکن این امر همیشه صحیح نیست و طراحی بر مبنای این مدل ساده و حداقل کردن میانگین مصرف انرژی لزوما منجر به بهینه شدن طول عمر باطری نمی­شود. در این راستا در این پایان نامه روشی را برای زمانبندی سیستم­های تعبیه شده مبتنی بر برداشت انرژی و باطری غیرایده­آل با هدف بهبود انرژی مصرفی درحین اجرای بی­درنگ وظایف سیستم و کاهش نرخ خطای سررسید مجموعه وظایف، پیشنهاد می­دهیم در این روش با انتخاب بازه مناسب برای برداشت انرژی از محیط، به بررسی موجودیت انرژی سیستم و میزان انرژی مورد نیاز برای اجرای بی­درنگ وظایف در آن بازه پرداخته و با توجه به پارامترهای موجود، انرژی مورد نیاز برای اجرای وظیفه و سطح فرکانس مناسب برای پردازنده را اختصاص می­دهیم. نتایج حاصل از شبیه­سازی نشان می­دهد که روش پیشنهادی در مقایسه با روش­های موجود، نرخ خطای سررسید را کمتر می­کند همچنین در روش پیشنهادی، تعداد دفعات رجوع به باطری کمتر شده که در نتیجه باعث اتلاف کمتر انرژی حاصل از شارژ/دشارژ باطری و افزایش طول عمر آن و در نهایت افزایش طول عمر سیستم می­شود.
کلمات کلیدی : سیستم­های تعبیه شده، برداشتگر انرژی، زمانبندی بی­درنگ، ذخیره­ساز انرژی غیرایده­آل